Bài giảng Thiết kế PLC - Lê Thành Sơn

c 0 (thÊp) lµ 0V khi ®ã ®iÖn ¸p ®Æt lªn LED trong Opto lµ 0V nªn Opto kho¸ vµ d÷ liÖu ë ®Çu ra lµ 0V øng víi møc thÊp vµ LED1 kh«ng s¸ng b¸o møc logic lµ møc 0. 3.2.10 ThiÕt kÕ nguån nu«i cho toμn m¹ch. Trong m¹ch ta sö dông c¸c vi m¹ch: - Vi m¹ch ®Öm chèt 74LS373. + +5V R1 R3 OP Ru M¹nh ®Öm 3 tr¹ng th¸i TÝn hiÖu vµo LED1 TÝn hiÖu vµo TÝn hiÖu ra LED +12V R1 R2 D RL T R3 §¹i Häc S− Ph¹m Kü ThuËt H−ng yªn ThiÕt kÕ hÖ PLC Lª Thμnh S¬n \ 65 [ - Vi m¹ch vµo ra ba tr¹ng th¸i 74LS245. - Vi m¹ch gi¶i m· 74LS138. - Vi m¹ch MAX 232. - Vi xö lÝ 8031. - Bé nhí ch−¬ng tr×nh EPROM 2764. - Bé nhí d÷ liÖu RAM 6264. - Ngoµi ra cßn cÇn nguån cho c¸c Sensor Logic vµ cuén d©y R¬le . Nªn toµn bé nguån yªu cÇu lµ: +24V, +12V, +5V vµ -5V. S¬ ®å nguyªn lÝ cña m¹ch t¹o nguån nu«i nh− sau: 7805 7905 7812 7824 2200μ 2200μ 2200μ 2200μ 2200μ 2200μ 2200μ 2200μ 104 104 104104 104 104 104 104 +5V -5V +12V +24V ~ 220V ~ 9V ~ 9V ~ 15V ~ 27V S¬ ®å nguyªn lý nguån nu«i cho toµn §¹i Häc S− Ph¹m Kü ThuËt H−ng yªn ThiÕt kÕ hÖ PLC Lª Thμnh S¬n \ 66 [ PhÇn IV: ThiÕt kÕ m¹ch ghÐp nèi víi m¸y tÝnh ®Ó lËp tr×nh cho plc §¹i Häc S− Ph¹m Kü ThuËt H−ng yªn ThiÕt kÕ hÖ PLC Lª Thμnh S¬n \ 67 [ HÖ vi ®iÒu khiÓn logic lËp tr×nh PLC cÇn ph¶i thùc hiÖn ®−îc c¸c thao t¸c tr−íc tiªn lµ giao tiÕp víi m¸y tÝnh hoÆc hÖ VXL kh¸c. HÖ vi ®iÒu khiÓn hiÖn nay xö dông rÊt nhiÒu lÜnh vùc ®o l−êng vµ ®iÒu khiÓn. Nh− thÕ ®ßi hái ph¶i ghÐp nèi m¸y tÝnh, toµn bé qu¸ tr×nh ho¹t ®éng ®−îc thùc hiÖn b»ng phÇn mÒm ®iÒu khiÓn.Víi hÖ ®iÒu khiÓn logic chóng ta cÇn n¹p ch−¬ng tr×nh vµo trùc tiÕp tõ m¸y tÝnh vµo VXL vµ VXL sÏ l−u gi÷ ch−¬ng tr×nh trong bé nhí. ViÖc trao ®æi th«ng tin gi÷a PLC vµ m¸y tÝnh ®−îc thùc hiÖn qua cæng nèi tiÕp RS232 (cæng COM1 hoÆc COM2) cña m¸y tÝnh th«ng qua hÖ thèng c¸p truyÒn. ChÕ ®é nµy gäi lµ chÕ ®é trao ®æi th«ng tin theo ch−¬ng tr×nh b»ng ph−¬ng ph¸p truyÒn nèi tiÕp kh«ng ®ång bé. C¸c chÕ ®é ch−¬ng tr×nh: Sö dông c¸c lÖnh vµo ra (In, Out) c¸c lÖnh chuyÓn d÷ liÖu gi÷a c¸c thanh ghi (MOV) ®Ó chuyÓn d÷ liÖu cña m¸y tÝnh vµo bé nhí ngoµi cña PLC hoÆc ng−îc l¹i . 4.1. Giíi thiÖu vÒ truyÒn tin nèi tiÕp cña m¸y tÝnh PC. 4.1.1. TruyÒn tin ®ång bé vμ kh«ng ®ång bé : Trong kü thuËt truyÒn d÷ liÖu gi÷a hai m¸y tÝnh ng−êi ta sö dông mét trong hai ph−¬ng thøc truyÒn: §ång bé vµ kh«ng ®ång bé Víi chÕ ®é truyÒn kh«ng ®ång bé, ký tù ®−îc truyÒn ®i theo tõng khung, trong mçi khung cã: - Bit Start - C¸c bit d÷ liÖu ®−îc truyÒn - Bit ch½n lÎ ®Ó kiÓm tra lçi ®−êng truyÒn - Bit Stop Thñ tôc truyÒn kh«ng ®ång bé chØ cã 2 tr¹ng th¸i 0 vµ 1 hay thÊp hoÆc cao. Khi kh«ng cã ký tù nµo ®−îc truyÒn, kªnh truyÒn sÏ ë møc cao, nÕu sau ®ã kªnh h¹ xuèng thÊp th× bªn thu sÏ ph¸t hiÖn r»ng s¾p cã d÷ liÖu ®−îc truyÒn tíi. Tuú theo quy −íc mµ cã 5..8 d÷ liÖu. NÕu kªnh ë møc thÊp trong khi truyÒn th× cã nghÜa lµ bit 0 ®ang ®−îc truyÒn, cßn kªnh ë møc cao th× bit 1 ®ang ®−îc truyÒn. Bit thÊp ®−îc truyÒn tr−íc bit cao ®−îc truyÒn sau. §¹i Häc S− Ph¹m Kü ThuËt H−ng yªn ThiÕt kÕ hÖ PLC Lª Thμnh S¬n \ 68 [ Sau d÷ liÖu cña ký tù lµ bit ch½n lÎ, dïng ®Ó ph¸t hiÖn lçi khi truyÒn. Ng−êi ta ph©n biÖt bit Parity ch½n vµ bit Parity lÎ. Bit Parity ch½n nghÜa lµ bit Parity ®−îc thiÕt lËp sao cho tæng sè bit cña mét ký tù vµ bit Parity lµ ch½n. Bit Parity lÎ nghÜa lµ bit Parity ®−îc thiÕt lËp sao cho tæng sè bit1 cña mét ký tù vµ bit Parity lµ lÎ. Cuèi cïng lµ bit STOP, bit nµy th«ng b¸o kÕt thóc viÖc truyÒn d÷ liÖu cña 1 ký tù. Bit Stop cã thÓ lµ 1,1,5, hoÆc 2. VÝ dô: Gi¶ sö d÷ liÖu ®−îc truyÒn víi tèc ®é 300 Baud (300 bit/ s) víi 1 bit Stop. V× cã bit Stop nªn kªnh sÏ ë møc cao trong 1/300s sau khi truyÒn xong 1 ký tù. Nh−ng nÕu cã 1,5 bit Stop th× kªnh sÏ lªn møc cao trong. 1,5 * 1/300s = 1/200s. ViÖc truyÒn ký tù ®Õn ®©y lµ kÕt thóc kªnh sÏ ë møc cao cho ®Õn khi cã 1 ký tù míi ®−îc vµo vÞ trÝ truyÒn .Khi ®ã kªnh sÏ h¹ xuèng møc thÊp ®Ó truyÒn bit Start. Sè l−îng bit d÷ liÖu phô thuéc vµo kiÓu d÷ liÖu cÇn truyÒn. §Ó truyÒn d÷ liÖu ASCII th−êng dïng 7 bit ( v× bé ký tù nµy chØ cã 127 ký tù ) nh−ng nÕu truyÒn ký tù ASCII më réng th× ph¶i cÇn ®Õn 8 bit d÷ liÖu cho mçi ký tù. Xö lý truyÒn vµ nhËn trong chÕ ®é kh«ng ®ång bé dïng c¸c vi m¹ch thu ph¸t kh«ng ®ång bé v¹n n¨ng UART. Nh−îc ®iÓm cña truyÒn kh«ng ®ång bé lµ tèc ®é truyÒn kh¸ chËm v× ph¶i truyÒn thªm c¸c bit kh«ng mang tin (Start bit, Parity bit, Stop bit ). Muèn lo¹i bá c¸c bit kh«ng mang tin nµy ®Ó tõ ®ã n©ng cao ®−îc tèc ®é hiÖu dông cña ®−êng truyÒn ng−êi ta sö dông ph−¬ng ph¸p truyÒn ®ång bé. Trong chÕ ®é nµy d·y c¸c ký tù ®−îc truyÒn sÏ kÌm thªm m«t ký tù ®Æc biÖt: Ký tù ®ång bé SYN ( cã m· ASCII lµ 22). Xö lý truyÒn vµ nhËn ký tù trong chÕ ®é nµy dïng c¸c vi m¹ch thu ph¸t UART. Vi m¹ch nµy cho phÐp ho¹t ®éng c¶ ë hai chÕ ®é. 4.1.2. ChuÈn truyÒn nèi tiÕp RS232. D÷ liÖu ë møc TTL ®−îc biÕn ®æi sang c¸c møc ®iÖn ¸p t−¬ng øng theo tiªu chuÈn RS232 nh− sau: Møc 1: Tõ –3V ®Õn –15V ( Tiªu chuÈn lµ -12V ) §¹i Häc S− Ph¹m Kü ThuËt H−ng yªn ThiÕt kÕ hÖ PLC Lª Thμnh S¬n \ 69 [ Møc 0: Tõ +3V ®Õn +15V ( Tiªu chuÈn lµ +12V ) BIOS cña m¸y tÝnh PC cho phÐp nhËn biÕt ®−îc tíi 4 cæng nèi tiÕp : COM1 cã ®Þa chØ tõ 3F8 ®Õn 3FFh t−¬ng øng víi IRQ1 COM2 Cã ®Þa chØ tõ 2F8 ®Õn 2FFh t−¬ng øng víi IQR2 COM3 cã ®Þa chØ tõ 3E8 ®Õn 3EEh COM4 cã ®Þa chØ tõ 2E8 ®Õn 2EEh §iÒu khiÓn viÖc truyÒn d÷ liÖu qua giao diÖn RS232 lµ bé xö lý UART 8250. Sau ®©y lµ c¸ch UART göi vµ nhËn 1 ký tù: *TruyÒn: §Çu tiªn ký tù ®−îc ®−a vµo thanh ghi ®îi truyÒn vµ n»m ®ã cho ®Õn khi ký tù tr−íc ®ã ®−îc truyÒn xong ,sau ®ã nã ®−îc ®−a ®Õn thanh ghi dÞch cña bé ph¸t vµ tõng bit cña nã sÏ ®ùoc UART truyÒn vµo kªnh d÷ liÖu. *NhËn: Khi nhËn ®−îc mét ký tù , ®Çu tiªn c¸c bit cña nã lÇn l−ît ®−îc n¹p vµo thanh ghi dÞch cña bé thu råi ®−a tíi thanh ghi d÷ liÖu sau khi ®· lo¹i bá c¸c bit Start, Stop, Parity. VÝ dô: Gi¶ sö cÇn truyÒn ký tù A cã m· ASCII lµ 41h ®−îc biÓu diÔn d−íi d¹ng m· nhÞ ph©n lµ 01000001b, tæng sè bit 1 lµ 2. NÕu ta chän kiÓu kiÓm tra Parity lµ ch½n th× bit Parity ph¶i ®−îc xo¸ vÒ 0 ®Ó tæng sè c¸c bÝt 1 lµ ch½n. Cßn nÕu ta chän kiÓu kiÓm tra lµ lÎ th× bit Parity ph¶i ®−îc thiÕt lËp lªn 1®Ó tæng sè c¸c bit 1 lµ lÎ vµ cuèi cïng lµ bit Stop. Gi¶ sö kªnh truyÒn ®−îc thiÕt lËp víi tèc ®é 9600 Baud th× thêi gian truyÒn mçi bit sÏ lµ 1/9600s. NÕu ta chän 1,5 bit Stop th× sau khi kÕt thóc truyÒn c¸c bit cña ký tù A kªnh truyÒn sÏ ë møc cao trong 1,5*1/9600s råi bit Start cña ký tù tiÕp theo míi ®−îc truyÒn. Yªu cÇu phÇn cøng: RS232 liªn l¹c víi bªn ngoµi qua ®Çu nèi DB9 Vµ DB25 th«ng th−êng COM1 lµ DB9 Vµ COM2 lµ DB25 ( nÕu dïng DB25 th× còng chØ nèi 9 ch©n ) §¹i Häc S− Ph¹m Kü ThuËt H−ng yªn ThiÕt kÕ hÖ PLC Lª Thμnh S¬n \ 70 [ * CD: DCE Ph¸t hiÖn ®−êng truyÒn cã vËt mang tin hay DCE ®· thu ®−îc dÊu hiÖu cña tin trªn ®−êng truyÒn vµ b¸o ®−êng truyÒn tèt • RXD: DTE nhËn sè liÖu tõ DCE. • TXD: DTE truyÒn sè liÖu ra. • DTR: S è liÖu s½n sµng ë DTE. • GND: D©y nèi ®Êt . • DSR: Sè liÖu s½n sµng ë DCE. • RTS: DTE yªu cÇu göi sè liÖu . • CTS: TÝn hiÖu tr¶ lêi chÊp nhËn RTS hoÆc ®ã lµ tÝn hiÖu yªu cÇu lµm viÖc. • RI: B¸o chu«ng. 4.1.3. Bé thu ph¸t kh«ng bé v¹n n¨ng. Bé thu ph¸t kh«ng ®ång bé v¹n n¨ng UART ®−îc thiÕt kÕ ®Æc biÖt ®Ó xö lý truyÒn tin kh«ng ®ång bé. Chip UART 8250 lµ chip c¬ b¶n ®−îc thiÕt kÕ cho CPU 80286. HiÖn nay cã c¸c chÝp th«ng dông UART kh¸c nh− 16450 vµ 16550A t−¬ng øng víi c¸c CPU cã bus d÷ liÖu 32 hay 64 bit. Ngoµi ra cßn cã c¸c chip UART ®−îc thiÕt kÕ cho xö lý c¶ ®ång bé vµ kh«ng ®ång bé. CD RXD TXD DTR GND DSR RTS CTS RI S¬ ®å c¸c ®−êng tÝn hiÖu cña giao diÖn RS-232 §¹i Häc S− Ph¹m Kü ThuËt H−ng yªn ThiÕt kÕ hÖ PLC Lª Thμnh S¬n \ 71 [ * Chøc n¨ng cña UART: ChuyÓn ®æi tÝn hiÖu song song tõ CPU thµnh tÝn hiÖu nèi tiÕp ®Ó ph¸t ra ngoµi m¸y tÝnh vµ ®æi tÝn hiÖu nèi tiÕp ®Õn m¸y tÝnh thµnh d¹ng song song ®Ó m¸y tÝnh xö lý. UART bæ xung c¸c bit Start, Stop, Parity ®Õn mçi ký tù ®Ó ph¸t vµ lÊy ra nh÷ng bit ®ã tõ ký tù thu ®−îc. UART ®¶m b¶o r»ng nh÷ng bit riªng biÖt ®−îc ph¸t ra ë tèc ®é truyÒn d÷ liÖu thÝch hîp, tÝnh to¸n c¸c bit ch½n lÎ trªn c¸c ký tù thu vµ ph¸t th«ng b¸o cho hÖ thèng biÕt bÊt kú mét sai sãt nµo ®· ®−îc ph¸t hiÖn. * C¸c giao tiÕp cña UART. + Giao tiÕp víi hÖ thèng BUS I/O cña CPU + Giao tiÕp víi hÖ thèng ®ång hå + Giao tiÕp víi hÖ thèng chuÈn RS232 * C¸c ®Þa chØ cña UART 8250. + 3F8/2F8: D÷ liÖu nhËn ®−îc hay cÇn göi ®i chøa trong thanh ghi nµy, khi ghi vµo thanh ghi th× nã chøa d÷ liÖu truyÒn vµ ®äc thanh ghi th× nã chøa d÷ liÖu nhËn ®−îc +3F9/2F9: Thanh ghi cho phÐp ng¾t 7 6 5 4 3 2 1 0 Bit 7,6,5,4 kh«ng sö dông, thiÕt lËp vÒ 0. Bit 3 = 1 cho phÐp UART ph¸t ra IQR theo tr¹ng th¸i Modem. Bit 2 = 1 cho phÐp UART ph¸t ra IQR theo tr¹ng th¸i ®−êng truyÒn. Bit 1=1 cho phÐp UART ph¸t IQR khi thanh ghi ®îi truyÒn rçng. Bit 0 = 1 cho phÐp UART Ph¸t IQR khi d÷ liÖu nhËn ®· s½n sµng. +3FA2A: Thanh ghi ®Þnh danh ng¾t, khi x¶y ra 1 ng¾t th× ®äc thanh ghi nµy ®Ó xem ng¾t x¶y ra tõ ®©u. 7 6 5 4 3 2 1 0 Bit 7,3 thiÕt lËp vÒ 0 Bit 2,1 : 00 :Tr¹ng th¸i MODEM thay ®æi §¹i Häc S− Ph¹m Kü ThuËt H−ng yªn ThiÕt kÕ hÖ PLC Lª Thμnh S¬n \ 72 [ 01: Thanh ghi ®îi truyÒn rçng 10: D÷ liÖu nhËn ®−îc ®· s½n sµng 11: Tr¹ng th¸i ®−êng truyÒn thay ®æi Bit 0 =1 : Kh«ng cã yªu cÇu ng¾t cÇn xö lý Bit 0 = 0: Cã yªu cÇu ng¾t cÇn xö lý +3FB/2FB: Thanh ghi ®iÒu khiÓn ®−êng truyÒn 7 6 5 4 3 2 1 0 Bit 7: = 1 : §Æt tèc ®é truyÒn = 0 : B×nh th−êng. Bit 6: =1: Göi c¸c kho¶ng tr¾ng = 0: T¾t tÝn hiÖu Breack Bit 5: = 1: Kh«ng dïng Bit 4: = 1: Parity ch½n = 0: Parity lÎ Bit 3: =1: Cã sö dông parity = 0: Kh«ng sö dông Parity Bit 2: =1: Dïng 1,5 bit stop nÕu 5 bit / 1 ký tù = 0: Dïng 1,5 bit Stop nÕu 5 bit / 1 ký tù Bit 0-1 : 00: 5 bit/ký tù 01 :6bit/ký tù 10 :7bit/ký tù 11 :8bit/ký tù +3FD/2FD: Thanh ghi tr¹ng th¸i ®−êng truyÒn 7 6 5 4 3 2 1 0 Bit 7: Kh«ng sö dông ,thiÕt lËp vÒ kh«ng Bit 6 =1: Thanh ghi dÞch rçng, ph¸t xong 1 byte Bit 5 =1: Thanh ghi ph¸t rçng, bit nµy tù ®éng b»ng 0 khi CPU göi 1 byte sè liÖu tiÕp theo ra thanh ghi ph¸t §¹i Häc S− Ph¹m Kü ThuËt H−ng yªn ThiÕt kÕ hÖ PLC Lª Thμnh S¬n \ 73 [ Bit 4 = 1: Trong khi thu nhËn ®−îc kho¶ng c¸ch trèng lín h¬n 1 ký tù ®Çy ®ñ Bit 3 = 1: Lçi khung Bit 2 = 1: Lçi Parity Bit 1= 1: Mét byte sè liÖu nhËn vÒ ch−a kÞp ®äc bëi CPU ®· bÞ dßng d÷ liÖu kh¸c ®Ì lªn. Bit 0 = 1: NhËn ®−îc d÷ liÖu. +3FE/2FE: Thanh ghi tr¹ng th¸i MODEM D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 Bit 7 = 1: Liªn l¹c víi Modem ®· ®−îc thiÕt lËp Bit 6 = 1: Chu«ng Bit 5 = 1:DCE göi tÝn hiÖu DSR tíi DTE b¸o r»ng ®½ s½n sµng nhËn d÷ liÖu Bit 4=1 : DCE göi tÝn hiÖu CTS vÒ DTE b¸o r»ng ®· s½n sµng nhËn d÷ liÖu Bit 3=1: Bit 7 võa chuyÓn tr¹ng th¸i Bit 2=1: Bit 6 võa chuyÓn tr¹ng th¸i Bit 1=1: Bit 5 võa chuyÓn tr¹ng th¸i Bit 0=1: Bit 4 võa chuyÓn tr¹ng th¸i 4.2. TRUYÒN TIN NèI TIÕP CñA VI §IÒU KHIÓN 8031. 4.2.1. Giíi thiÖu chung. HÖ vi xö lý 8031 cã cæng nèi tiÕp n»m trªn chip. Chøc n¨ng quan trong cña cæng nèi tiÕp lµ biÕn ®æi d÷ liÖu tõ song song thµnh nèi tiÕp ®Ó ®Èy lªn ®−êng truyÒn vµ biÕn ®æi d÷ liÖu vµo tõ nèi tiÕp thµnh song song . ViÖc truy nhËp phÇn cøng cña cæng nèi tiÕp th«ng qua c¸c ch©n TXD vµ RXD cña 8031 vµ ®ã còng lµ 2 bit cña Port 3: P3.1 ( TXD) lµ ch©n sè 11 P3.0 (RXD) Lµ ch©n sè 10 §¹i Häc S− Ph¹m Kü ThuËt H−ng yªn ThiÕt kÕ hÖ PLC Lª Thμnh S¬n \ 74 [ Cæng nèi tiÕp cña 8031 cã thÓ truyÒn 2 chiÒu ®ång thêi vµ ký tù cã thÓ ®−îc nhËn vµ l−u tr÷ trong bé ®Öm trong khi ký tù thø 2 ®· ®−îc nhËn vµ nÕu CPU ®äc ký tù thø nhÊt tr−íc khi ký tù thø 2 ®−îc nhËn th× d÷ liÖu kh«ng bÞ mÊt Cã 2 thanh ghi chøc n¨ng ®Æc biÖt ®Ó phÇn mÒm qua ®ã truy nhËp cæng nèi tiÕp lµ SPUF Vµ SCON. SPUF cã ®Þa chØ 99h ®−îc xem nh− 2 Buffer .Khi ghi d÷ liÖu vµo SBUF lµ truyÒn d÷ liÖu cßn khi ®äc d÷ liÖu tõ SBUF Lµ nhËn d÷ liÖu tõ ®−êng truyÒn SCON Cã ®Þa chØ 98h lµ thanh ghi cã thÓ ®¸nh ®Þa chØ theo tõng bit bao gåm bit tr¹ng th¸i vµ bit ®iÒu khiÓn. Bit ®iÒu khiÓn x¸c lËp chÕ ®é ®iÒu khiÓn cho cæng nèi tiÕp vµ bit tr¹ng th¸i cho biÕt ký tù ®−îc truyÒn hay ®−îc nhËn. Bit tr¹ng th¸i ®−îc kiÓm tra b»ng phÇn mÒm hoÆc lËp tr×nh ®Ó g©y ra ng¾t. 4.2.2. Thanh ghi ®iÒu khiÓn cæng nèi tiÕp. (Spesial Post Cobtrol Register). C¸c chÕ ®é ho¹t ®éng cña cæng nèi tiÕp ®−îc x¸c lËp b»ng c¸ch ghi vµo thanh ghi SCON ë ®Þa chØ 99h. Sau ®©y lµ c¸c bit cña thanh ghi SCON: BIT SYBOL ADRES DESCRIPTION SCON.7 SMO 9FH Serial port mode bit 0 SCON.6 SM1 9EH Serial port mode bit 1 SCON.5 SM2 9DH Serial port mode bit 2 SCON.4 REN 9CH Receive enable §−îc x¸c lËp nhËn ký tù SCON.3 TB8 9BH Transmit bit 8 Bit thø 9 truyÒn ë chÕ ®é 3 §−îc lËp vµ xo¸ b»ng phÇn mÒm SCON.2 RB8 9AH Receive bit 8 .Bit 9 ®−îc nhËn SCON.1 TI 99H Transmit interrut flag Nã ®−îc lËp khi kÕt thóc truyÒn ký tù vµ ®−îc xo¸ b»ng phÇn mÒm SCON.0 RI 98H Receive Interrupt Flag . §¹i Häc S− Ph¹m Kü ThuËt H−ng yªn ThiÕt kÕ hÖ PLC Lª Thμnh S¬n \ 75 [ Nã ®−îc lËp khi kÕt thóc nhËn 1 ký tù vµ ®−îc xo¸ b»ng phÇn mÒm Tr−íc khi sö dông cæng nèi tiÕp thanh ghi SCON ph¶i ®−îc khëi t¹o cho ®óng chÕ ®é ho¹t ®éng . VÝ dô: MOV SCON ,# 01010010b Khëi t¹o cæng nèi tiÕp ho¹t ®éng ë chÕ ®é 1, cho phÐp nhËn (REN =1), vµ ®Æt thanh ghi TI = 1 ®Ó cho biÕt s½n sµng truyÒn. 4.2.3. C¸c chÕ ®é ho¹t ®éng : 8031 cã 4 chÕ ®é ho¹t ®éng, viÖc chän chÕ ®é ho¹t ®éng b»ng c¸ch x¸c lËp c¸c bit SM0 vµ SM1 cña thanh ghi SCON. Cã 3 chÕ ®é ho¹t ®éng truyÒn kh«ng ®ång bé, mçi ký tù truyÒn hoÆc nhËn theo tõng khung víi bit Start vµ Stop t−¬ng tù RS232 cña m¸y tÝnh PC. Cßn chÕ ®é thø 4 ho¹t ®éng nh− mét thanh ghi dÞch ®¬n gi¶n. 4.2.3.1. Thanh ghi dÞch 8 bit (Mode 0). MODE 0 ®−îc chän b»ng c¸ch ghi 0 vµo bit SM0 Vµ SM1 thanh ghi SCON, x¸c lËp cæng nèi tiÕp ho¹t ®éng nh− thanh ghi dÞch 8 bit. D÷ liÖu vµo vµ ra nèi tiÕp qua RXD vµ TXD theo nhÞp ®ång hå, 8 bit ®−îc truyÒn vµ nhËn víi bit thÊp nhÊt ®−îc truyÒn ®Çu tiªn. Tèc ®é Baud ®−îc ®Æt b»ng 1/12 tèc ®é ®ång hå .Trong chÕ ®é nµy ta kh«ng nãi ®Õn RXD vµ TXD. §−êng RXD ®−îc dïng cho c¶ truyÒn vµ nhËn d÷ liÖu cßn ®−êng TXD ®−îc dïng cho tÝn hiÖu Clock ViÖc truyÒn d÷ liÖu ®−îc khëi ®Çu b»ng c¸ch ghi d÷ liÖu vµo thanh ghi SBUF, d÷ liÖu ®−îc dÞch ra tõng bit ra ngoµi qua ch©n RXD (P3.0) cïng víi xung ®ång hå ®−îc göi ra ngoµi qua ®−êng TXD(P31). Mçi bit ®−îc truyÒn qua RXD trong 1 chu kú m¸y. ViÖc nhËn d÷ liÖu ®−îc khëi ®Çu khi bit cho phÐp nhËn (REN) ®−îc x¸c lËp lªn bit 1 vµ bit RI ph¶i xo¸ vÒ 0. Nguyªn t¾c chung lµ x¸c lËp bit REN lóc b¾t ®Çu ch−¬ng tr×nh ®Ó khëi t¹o c¸c tham sè cña cæng nèi tiÕp vµ xo¸ bit RI ®Ó b¾t ®Çu c«ng viÖc nhËn d÷ liÖu. Khi RI ®−îc xo¸, xung ®ång hå ®−îc ghi ra ch©n TXD, b¾t ®Çu chu kú m¸y tiÕp theo vµ d÷ liÖu ®−îc ®−a vµo ch©n RXD. Mét kh¶ §¹i Häc S− Ph¹m Kü ThuËt H−ng yªn ThiÕt kÕ hÖ PLC Lª Thμnh S¬n \ 76 [ n¨ng cña chÕ ®é thanh ghi dÞch lµ cã thÓ më réng ®−êng racña 8031. Thanh ghi dÞch chuyÓn ®æi nèi tiÕpthµnh song song cã thÓ kÕt nèi c¸c ®−êng TXD vµ RXD cung cÊp thªm 8 ®−êng ra. 4.2.3.2. Bit UART tèc ®é Baud cã thÓ thay ®æi ®−îc (Mode 1). ë Mode 1 cæng nèi tiÕp cña 8031 ho¹t ®éng nh− lµ UART 8 bit víi tèc ®é Baud cã thÓ thay ®æi ®−îc. UART lµ mét thiÕt bÞ nhËn vµ truyÒn d÷ liÖu nèi tiÕp , mçi ký tù ®−îc truyÒn b¾t ®Çu b»ng bit Start (tr¹ng th¸i thÊp) sau ®ã lµ c¸c bit d÷ liÖu ®−îc truyÒn vµ cuèi cïng lµ bit Stop (tr¹ng th¸i cao). Mét chøc n¨ng quan träng cña UART lµ chuyÓn ®æi d÷ liÖu song song thµnh nèi tiÕp ®Ó truyÒn vµ chuyÓn ®æi nèi tiÕp thµnh song song ®Ó nhËn. Trong chÕ ®é nµy, 10 bit d÷ liÖu ®−îc ®−îc truyÒn qua TXD vµ nhËn vµo qua RXD vµ viÖc truyÒn còng t−¬ng tù nh− chÕ ®é 0, bit Start lu«n b»ng 0 sau ®ã ®Õn 8 bit d÷ liÖu (LSB ®Çu tiªn ) vµ cuèi cïng lµ bit Stop. Bit TI cña SCON ®−îc lËp b»ng 1 khi bit Stop ë ch©n TXD. Trong qu¸ tr×nh nhËn bit Stop ®−îc ®−a vµo bit RB8 cña thanh ghi SCON vµ tèc ®é truyÒn ®−îc ®Æt bëi Timer 1. ViÖc ®ång bé thanh ghi dÞch cña cæng nèi tiÕp ë chÕ ®é 1,2,3 ®−îc ®iÒu khiÓn bëi Counter víi ®Çu ra Counter lµ nhÞp ®ång hå ®iÒu khiÓn tèc ®é Baud cßn ®Çu vµo cña Counter ®−îc chän b»ng phÇn mÒm . 4.2.3.3. 9 Bit UART víi tèc ®é Baud cè ®Þnh. ChÕ ®é ®−îc chän b»ng c¸ch ®Æt bit SM1 = 1 Vµ SM0 = 0, cæng nèi tiÕp cña 8031 sÏ ho¹t ®éng nh− UART 9 bit cã tèc ®é baud cè ®Þnh, 11 bit sÏ ®−îc truyÒn vµ nhËn qua TXD vµ RXD: 1 bit Start, 9 bit d÷ liÖu vµ mét bit Stop .Trong khi truyÒn bit thø 9 sÏ ®−îc ®Æt vµo TB8 cña thanh ghi SCON cßn khi nhËn bit thø 9 sÏ ®−îc ®Æt vµo RB8. Tèc ®é baud cña chÕ ®é 2 cã thÓ lµ 1/32 hoÆc 1/64 xung nhÞp ®ång hå. 4.2.3.4. 9 Bit UART víi tèc ®é Baud cã thÓ thay ®æi ®−îc. Mode 3 t−¬ng tù nh− Mode 2 nh−ng tèc ®é Baud ®−îc lËp tr×nh vµ ®−îc cung cÊp b»ng Timer. Trong thùc tÕ c¶ 3 mode 1,2,3 lµ t−¬ng ®−¬ng nhau chØ §¹i Häc S− Ph¹m Kü ThuËt H−ng yªn ThiÕt kÕ hÖ PLC Lª Thμnh S¬n \ 77 [ kh¸c nhau ë chç tèc ®é Baud ë chÕ ®é 2 lµ cè ®Þnh cßn chÕ 1 vµ 3 cã thÓ thay ®æi ®−îc vµ sè l−îng bit d÷ liÖu cña Mode 1 lµ 8 bit cßn Mode 2 vµ mode 3 lµ 9 bit. 4.2.4. Khëi t¹o vμ truy nhËp cæng nèi tiÕp. * Cho phÐp nhËn Bit cho phÐp nhËn (REN) cña thanh ghi SCON ph¶i ®−îc lËp b»ng phÇn mÒm ®Ó cho phÐp nhËn d÷ liÖu. ViÖc nµy ®−îc tiÕn hµnh lóc b¾t ®Çu ch−¬ng tr×nh khi cæng nèi tiÕp, Timer, Counter ®−îc khëi t¹o. Cã hai c¸ch x¸c lËp bit nµy: SETB REN hoÆc MOV , SCON , #XXX1XXXXB ( Trong ®ã x cã thÓ lµ 0 hay 1 tuú theo yªu cÇu cña ch−¬ng tr×nh ). * Cê ng¾t (Interrupt Flag). Hai bit RI vµ TI trong thanh ghi SCON ®−îc lËp lªn 1 b»ng phÇn cøng vµ ph¶i ®−îc xo¸ vÒ 0 b»ng phÇn mÒm. RI ®−îc x¸c lËp khi bit cuãi cïng cña d÷ liÖu ®−îc nhËn mµ nã cho biÕt r»ng ®· kÕt thóc truyÒn 1 byte d÷ liÖu nã ®−îc Test b»ng ch−¬ng tr×nh ®Ó g©y ra ng¾t. NÕu ch−¬ng tr×nh muèn nhËn d÷ liÖu tõ 1 thiÕt bÞ nèi víi cæng nèi tiÕp nã ph¶i chê cho ®Õn khi RI ®−îc lËp sau ®ã xo¸ RI vµ ®äc d÷ liÖu tõ SBUF VÝ dô: WAIT : JNB RI, WAIT; test RI vµ chê cho ®Õn khi ®−îc lËp CLR RI ; xo¸ RI MOV A , SBUF ; §äc d÷ liÖu tõ SBUF T−¬ng tù bit TI ®−îc lËp khi bit cuèi cïng cña d÷ liÖu ®−îc truyÒn vµ nã cho biÕt r»ng ®· truyÒn xong. NÕu ch−¬ng tr×nh muèn göi d÷ liÖu ®Õn thiÕt bÞ nèi qua cæng nèi tiÕp nã ph¶i kiÓm tra xem ký tù tr−íc ®ã ®· göi ch−a, nÕu ch−a göi nã ph¶i chê ®Õn khi göi xong míi ®−îc göi. VÝ dô: WAIT: JNB TI, WAIT; KiÓm tra khi TI Set CLR TI ; NÕu set th× xo¸ TI MOV SBUF, A; Göi d÷ liÖu vµo SBUF ®Ó truyÒn. §¹i Häc S− Ph¹m Kü ThuËt H−ng yªn ThiÕt kÕ hÖ PLC Lª Thμnh S¬n \ 78 [ 4.3. GhÐp nèi m¸y tÝnh víi hÖ vi xö lý. 4.3.1. S¬ ®å ghÐp nèi hÖ vi xö lý vμ m¸y tÝnh. ViÖc ghÐp nèi gi÷a hÖ vi xö lý vµ m¸y tÝnh ®iÒu khiÓn hÖ thèng c©n mÎ ®−îc thùc hiÖn ë kho¶ng c¸ch gÇn, cho nªn ghÐp nèi ta kh«ng cÇn sö dông modem , vÒ phÝa m¸y tÝnh ta sö dông 3 d©y lµ TxD, RxD vµ GND ë cæng nèi tiÕp RS232. V× kh«ng cã Modem nªn khi sö dông cæng nèi tiÕp cña m¸y tÝnh ph¶i cã sù ng¾n m¹ch gi÷a RTS vµ CTS , DTR vµ DSR. §Ó ®¶m b¶o cã sù ®−a lÖnh DTR vµ RTS ®Ó ®äc tr¹ng th¸i vµ ®¶m b¶o ch©n CTS xuèng thÊp (khi truyÒn - nhËn) vµ trë vÒ cao (khi kÕt thóc truyÒn – nhËn). H×nh vÏ sau ®©y minh ho¹ hÖ vi xö lý ®−îc ghÐp nèi víi m¸y tÝnh nh− thÕ nµo : 4.3.2. §¶m b¶o ch−¬ng tr×nh cho cæng nèi tiÕp. Trong m¸y tÝnh, ho¹t ®éng víi DOS (tõ Version 3.0) cã 4 cæng nèi tiÕp RS232 víi c¸c vïng ®Þa chØ (cho c¸c thanh ghi néi ) vµ c¸c møc ng¾t sau : Cæng nèi tiÕp §Þ¹ chØ Ng¾t COM1 03F8H÷03FFH IRQ4 COM2 02F8H÷02FFH IRQ3 RxD R1IN GND R1Out RxD TxD TxD VXL MAX232 COM2 - PC T1In T1Out S¬ ®å nguyªn lý ghÐp nèi vi xö lý vµ m¸y tÝnh. §¹i Häc S− Ph¹m Kü ThuËt H−ng yªn ThiÕt kÕ hÖ PLC Lª Thμnh S¬n \ 79 [ COM3 03E8H÷03EFH IRQ4(hoÆc hái vßng) COM4 02E8H÷02EFH IRQ3(hoÆc hái vßng) COM1 vµ COM3 ®−îc thiÕt kÕ sö dông ng¾t sè 4, COM2 vµ COM4 sö dông ng¾t sè 3. Trong m¸y tÝnh c¸c cæng nèi tiÕp nµy ®−îc nèi song song víi æ c¾m DB-25 vµ DB-9 ®Ó dÔ sö dông. §Ó ®¶m b¶o viÖc sö dông ghÐp nèi cæng nèi tiÕp cña m¸y tÝnh víi hÖ vi xö lý 8031 th× ta ph¶i lËp tr×nh cho cæng nèi tiÕp , ®Ó khëi t¹o (ghi c¸c th«ng sè ban ®Çu nh−: Tèc ®é truyÒn, ®é dµi tin, sai sè ch½n /lÎ ...) cho cæng nèi tiÕp cña m¸y tÝnh ta cã thÓ. Ghi trùc tiÕp b»ng lÖnh d¹ng ng«n ng÷ ASSEMBLER. Sö dông lÖnh MODE cña DOS vµ c¸c tham sè thªm vµo cña DOS. 4.3.2.1. Sö dông lÖnh MODE cña DOS. Víi DOS 3.3 trë vÒ tr−íc dïng lÖnh : MODE COM1 : 9600 ,N, 8, 1, P ⇒ Tèc ®é 9600 baud, N = kh«ng kiÓm tra tÝnh ch½n / lÎ, 8 bit d÷ liÖu, mét bit Stop, víi c¸c lÇn thö l¹i liªn tôc. Víi DOS 3.3 trë vÒ sau, dïng lÖnh : MODE COM1: Baud = 9 600 Parity = n Data = 8 Stop = 1 Retry = B (B ) thay cho (p) kÓ tõ DOS . 5 4.3.2.2. Sö dông ng¾t INT 14 h cña BIOS . BIOS truy cËp tíi khèi ghÐp nèi nèi tiÕp cña mÊy tÝnh nhê ng¾t INT 14h víi cÊp hµm sau: Hµm : Vai trß : 00h Khëi ph¸t khèi ghÐp nèi cña cæng nèi tiÕp 01h Göi mét ký tù 02h NhËn mét ký tù 03h §äc tr¹ng th¸i cña khèi ghÐp nèi cña cæng nèi tiÕp 04h Khëi phÊt cæng nèi tiÕp më réng 05h §iÒu khiÓn truyÒn th«ng cña cæng nèi tiÕp më réng §¹i Häc S− Ph¹m Kü ThuËt H−ng yªn ThiÕt kÕ hÖ PLC Lª Thμnh S¬n \ 80 [ BIOS cã thÓ ®iÒu hÇnh tèi ®a tíi 4 cæng nèi tiÕp cña m¸y tÝnh tõ COM1 ®Õn COM4 víi cÊc ®Þa chØ : Khèi ghÐp nèi §Þa chØ c¬ së Ng¾t cøng IRQ COM1 3F8 IRQ4 COM2 2F8 IRQ3 COM3 3E8 IRQ4 ( hay hái vßng ) COM4 2E8 IRQ3 ( hay hái vßng) ë møc ®é ch−¬ng tr×nh, ta cã thÓ chän mét khèi ghÐp nèi nèi tiÕp cña cæng nèi tiÕp nµo ®ã b»ng c¸ch g¸n m· t−¬ng øng vµo thanh ghi víi gi¸ trÞ: 00H cho COM1 01H cho COM2 02H cho COM3 03H cho COM *Phôc vô 00h: Khëi ph¸t khèi ghÐp nèi nèi tiÕp. Phôc vô 00h Ên ®Þnh nh÷ng th«ng sè kh¸c nhau cña khèi ghÐp nèi cña cæng nèi tiÕp RS232. §ã lµ c¸c th«ng sè: Tèc ®é Baud: Tøc tèc ®é trao ®æi tin TÝnh ch½n lÎ Sè bit Stop KÝch th−íc ký tù hay sè bit tin nèi tiÕp Nh÷ng th«ng sè nµy ®−îc tæ hîp trong m· 8 bit ®−îc ®Æt vµo thanh ghi cña khèi ghÐp nèi cña cæng nèi tiÕp theo thø tù c¸c bit nh− sau: D7, D6 , D5: M· cña vËn tèc (tÝnh b»ng Baud ) D4, D3: M· cña tÝnh ch½n tÝnh ch½n lÎ D2: M· cña bit Stop D1,D0: M· cña kÝch thø¬c ký tù. §¹i Häc S− Ph¹m Kü ThuËt H−ng yªn ThiÕt kÕ hÖ PLC Lª Thμnh S¬n \ 81 [ C¸c m· trªn nh− sau: D7 D6 D5 VËn tèc(bit/s) 0 0 0 110 0 0 1 150 0 1 0 300 0 1 1 600 1 0 0 1200 1 0 1 2400 1 1 0 4800 1 1 1 9600 D4 D3 TÝnh ch½n lÎ D1 D0 KÝch th−íc ký tù 0 0 Kh«ng cã 0 0 Kh«ng dïng 0 1 TÝnh lÎ 0 1 Kh«ng dïng 1 0 Kh«ng cã 1 0 7 bit 1 1 TÝnh ch½n 1 1 8 bit D2 = 0: 1 Bit stop , D2 = 1 : Hai bit stop. *Phôc vô 01h: Göi mét ký tù. Hµm nµy göi mét ký tù ra thiÕt bÞ ngoµi nèi víi khèi ghÐp nèi nèi tiÕp cña cæng nèi tiÕp. Muèn vËy ta lµm nh− sau: §Æt sè liÖu cña khèi ghÐp nèi vµo thanh ghi d÷ liÖu . Göi m· ký tù vµo thanh ghi tæng (nöa cao) Göi 01h vµo thanh ghi tæng (nöa thÊp) Gäi INT14 h *Phôc vô 02h: NhËn mét ký tù tr×nh tù thùc hiÖn còng nh− trªn : §Æt sè liÖu cña khèi ghÐp nèi vµo thanh ghi d÷ liÖu §Æt gi¸ trÞ 02h vµo thanh ghi tæng Gäi INT14 H KÕt qu¶ cña ch−¬ng tr×nh con lµ ký tù ®−îc göi vµo khèi ghÐp nèi nèi tiÕp vµ ë trong thanh ghi tæng, thanh ghi tæng còng chøa kÕt qu¶ cña viÖc thùc hiÖn ch−¬ng tr×nh. §¹i Häc S− Ph¹m Kü ThuËt H−ng yªn ThiÕt kÕ hÖ PLC Lª Thμnh S¬n \ 82 [ *Phôc vô 03h: §äc tr¹ng th¸i cña khèi ghÐp nèi nèi tiÕp.Tr×nh tù còng nh− trªn: §Æt sè liÖu khèi ghÐp nèi vµo thanh ghi d÷ liÖu §Æt 03h vµo thanh ghi tæng Gäi INT14H KÕt qu¶ cña ch−¬ng tr×nh con lµ tr¹ng th¸i cña khèi ghÐp nèi nèi tiÕp Bit7 - V−ît qu¸ ®é trÔ 0: Kh«ng cã sai sè 1: Cã sai sè Bit 6 – Thanh ghi dÞch chuyÓn 0 : Thanh ghi bËn 1: Thanh ghi rçi Bit 5 – Thanh ghi ®îi 0 : Thanh ghi bËn 1: Thanh ghi rçi Bit 4 – Ng¾t bëi tÝn hiÖu Breack (®øt) 0: Kh«ng biÕt 1: Cã tÝn hiÖu Breack Bit 3 – Giao thøc 0: Kh«ng cã lçi 1: Cã lçi Bit 2 – TÝnh ch½n lÎ 0: «ng cã lçi 1: Cã lçi Bit 1- Sè liÖu 0: kh«ng cã trµn 1: BÞ trµn Bit 0 - Sè liÖu ®· s½n sµng 0: Kh«ng cã sè liÖu s½n sµng 1: Sè liÖu s½n sµng §¹i Häc S− Ph¹m Kü ThuËt H−ng yªn ThiÕt kÕ hÖ PLC Lª Thμnh S¬n \ 83 [ 4.3.3. Khëi t¹o thiÕt lËp cæng nèi tiÕp cña m¸y tÝnh b»ng ch−¬ng tr×nh. §Ó dïng cæng nèi tiÕp cña m¸y tÝnh trao ®æi th«ng tin víi hÖ vi xö lý ngoµi th× ta ph¶i lËp tr×nh cho cæng nèi tiÕp cña m¸y tÝnh.Trong ®ã cæng nèi tiÕp ®−îc trao ®æi hÇu hÕt theo c¸ch lËp tr×nh trùc tiÕp cho c¸c thanh ghi cña bé thu ph¸t kh«ng ®ång bé UART 8250. UART nµy cã 10 thanh ghi ®Ó ®iÒu khiÓn tÊt c¶ c¸c chøc n¨ng cña viÖc nhËp vµo vµ xuÊt ra d÷ liÖu theo c¸ch nèi tiÕp. LËp